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第一章 静力学基本知识 第一节 力学基本概念 一、力的概念 力是物体间相互的机械作用，这种相互作用会使物体的运动状态发生变化（外效应）或使物体发生变形（内效应）。 实践证明：力对物体的作用效果取决于力的三要素。 1. 力的大小 力是有大小的。力的大小表明物体间相互作用的强弱程度。 二、常见荷载的分类 在建筑力学中，我们把作用在物体上的力一般分为两种： 一种是使物体运动或有运动趋势的主动力；第二种是阻碍物体运动的约束力。所谓约束，就是能够限制某构件运动。约束作用于被约束构件上的力就是约束力。 通常把作用在结构上的主动力称为荷载，而把约束力称为反力，荷载与反力是相互对立又相互依存的一个矛盾的两个方面。它们都是其他物体作用在结构上的力，所以统称为外力。在外力作用下，结构内各部分之间产生相互作用的力称为内力。 按作用时间分 按作用范围分 按作用性质分 按作用时间分 1、恒载 恒载是作用在结构上的不变荷载，即在结构建成后，其大小和位置都不再发生变化的荷载。例如，构件的自重和土压力等。构件的自重可根据构件尺寸和材料的密度进行计算。 按作用时间分 2、活载 活荷载是指在施工和建成后试用期间可能作用在结构上的可变荷载，即是有时存在有时不存在，它们的作用位置和范围可能是固定的（如风荷载、雪荷载、会议室的人群重力等），也可能是移动的（如吊车荷载、桥梁上行驶的车辆等）。 有规范详细规定，活荷载以每平米面积上的荷载来表示，如民用建筑的楼面活载规定为：2000N/m2 按作用范围分 1、分布荷载 分布荷载是指满布在结构某一表面上的荷载，又可分为均布荷载和非均布荷载。 均布荷载：如梁的自重荷载连续作用，大小各处相同，自重荷载以每米长度重力表示，N/m或KN/m，又称线均布荷载。板的自重荷载也是均匀分布，但它是以每平米面积重力来表示的，N/m2 ,KN/m2 非均布荷载：荷载的连续作用，但大小各处不相同。如一水池的壁板受到的水压力作用。 分布荷载按作用形式可分为：线分布力、面分布力、体分布力 按作用范围分 2、集中荷载 是指作用在结构上的荷载一般总是分布在一定的面积上，当分布面积远小于结构尺寸时。则可以认为此荷载是作用在结构的一点上，称为集中荷载。如吊车的轮子对吊车辆的压力、屋架传给柱子或墙压力，单位用N或KN来表示。 按作用性质分 1、静荷载 荷载从零慢慢增加到最后的确定值后，其大小、位置和方向就不再随时间而变化，这样的荷载称为静荷载，如结构的自重、一般的活荷载等。 2、动荷载 是指荷载的大小、位置、方向随时间的变化而迅速变化，称为动荷载。如动力机械产生的荷载、地震力等 三、力系的分类 在平面力系中，又可分为平面汇交力系、平面平行力系、平面一般力系三种。各力作用线汇交于一点的力系，称为平面汇交力系；各力作用线相互平行的力系，称为平面平行力系；各力作用线任意分布的力系，称为平面一般力系。 第二节 静力学公理 静力学公理：人们在长期生活和生产活动中通过反复观察、实验和总结，得出了关于静力的最基本的客观规律，这些客观规律就是静力学公理 公理1 力的平行四边形公理 其实质为“矢量相加” （见右图） 运用这个公理可以将两个共点的力合成为一个力；同样，一个已知力也可以分解为两个力。但需注意，一个已知力分解为两个分力可有无数个解。 公理2 二力平衡公理 作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上。 公理3 加减平衡力系公理 推论2 三力平衡汇交定理 利用三力平衡汇交定理，可确定物体在共面但不平行的三个力作用下平衡时，某一个未知力的方向。 反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对变形体是必要的但非充分的。 课后作业 ： 第三节 工程中常见的约束与约束反力 所以，约束反力的方向必与该约束所能阻碍物体运动的方向相反。由此可以确定约束反力的方向或作用线的位置。 物体受力一般可以分为两类：一类是使物体运动或使物体有运动趋势的力，称为主动力。如重力、水压力、土压力、风压力等。在工程中通常称主动力为荷载。另一类是约束对于物体的约束反力，也称被动力。一般主动力是已知的，而约束反力是未知的。 试指出下面物体的受力图中的主动力和约束反力 二、几种常见的约束及其反力 1. 柔体约束 柔软的绳索、链条、皮带等用于阻碍物体的 运动时，都称为柔体约束。 2.光滑接触面约束